砌体结构抗震加固技术

河北省地震局唐山中心台 赵建明

砌体结构抗震加固技术

Techniques of seismic resistance reinforcement by using brickwork structure

河北省地震局唐山中心台 赵建明

地震作为一种不可抗拒的自然现象，给人类的生命财产造成了重大的损失，尤其是近年来，全球范围内发生了许多较大地震，给建筑结构抗震性能带来了严峻的考验。因此，加强房屋的抗震性能设计是非常有必要的，而对于既有的未考虑抗震设防或抗震设防级别较低的建筑物，则有必要进行抗震加固。砌体结构作为一种抗拉和抗剪强度较低的结构形式，目前在我国大量存在着，因其本身的抗震性能较差，破坏形式多呈脆性，在历次地震中破坏最为严重，且破坏程度最大。因此探究如何提高既有砌体结构的抗震性能，如何对既有砌体结构进行加固已成为一项艰巨的课题，有着极为重要的意义。

砌体结构房屋震害特点

对砌体结构在地震作用下的破坏特征进行研究，找出砌体结构的薄弱环节，有针对性的进行加固与改造，这是抗震加固设计方案的基础。砌体结构的破坏特征可以分成两类：一是砖砌墙体的抗剪强度不足，在震害发生时，砌筑墙体发生整体的水平移动，各构件之间也存在较大的相对位移，由于墙体抗剪强度较低，导致檐口和支撑檩条的山墙处出现水平裂缝或斜裂缝，并伴有墙体的滑移或错位，导致房屋破坏。二是竖向支撑构件强度不足，包括墙体、独立的砖柱、扶壁柱等构件，在震害发生时，由于应力集中，在门窗洞口的角端会产生斜裂缝；在纵墙交接处，由于马牙砌筑交接面连接性能较差，会出现纵向的裂缝；在屋架下的支撑墙上，由于应力集中，会出现八字形或竖向的裂缝。局部支撑强度的不足，使墙体沿屋盖或楼盖的支撑处产生斜裂缝，导致墙体的抗剪能力进一步下降，因此震害发生时往往造成比较严重的后果。

砌体结构加固技术

针对砌体结构整体性差、脆性破坏较严重的特点，对未进行抗震设防的建筑进行加固的主要内容是加强房屋的整体性，提高构件的承载能力，以增强结构的抗震能力，满足“大震不倒”的设防要求。目前，我国常用的砌体结构加固技术包括以下几方面：

增设圈梁和构造柱

在砌体结构破坏中，房屋的整体性不满足要求，是导致结构大面积破坏的主要原因，而构造柱的设置，可以起到分割墙体的作用，提高墙体的抗剪能力和抗变形能力；圈梁的设置可以增加结构的约束作用，提高整体性。增设圈梁和构造柱的加固方式，虽然在墙体的抗剪强度方面提高不明显，但是能够有效的推迟墙体裂缝的出现，降低砌体结构在地震发生时的破坏程度，增强结构的整体稳定性，防止发生倒塌性破坏。

墙体抗震加固

砌体结构的另一个主要加固内容就是提高构件的承载能力，砌体结构墙体加固方法较多，主要包括以下几种方式：

（1）高强钢丝网片抹压聚合物砂浆加固法：加固前需要首先去除墙面原有的抹灰，清除浮灰，沿着垂直裂缝方向铺设高强钢丝网片，之后按照标准抹涂聚合物砂浆。该方法多适用于开裂不严重的门窗洞口上方。

（2）压力灌浆配合钢筋网水泥砂浆面层加固法：加固前首先去除破损墙体的抹灰，采用压力灌浆设备，将裂缝修补专用胶或高强膨胀灌浆料注入到裂缝中，待胶体固化后，在墙

体外表面绑扎钢筋网，钢筋直径为4mm～6mm，并与墙体连接，以提高墙体的抗剪承载力和抗变形能力。此方法多适用于裂缝较多但是裂缝宽度较小的墙体，如图1所示，为某砌体结构房屋墙体加固。

（3）钢筋混凝土面层加固法：此加固方法与钢筋网水泥砂浆面层加固法类似，可以单面或双面加固，此方法适用于墙体开裂较严重，裂缝宽度一般在1mm以上，砂浆等级在M2.5以上。钢筋网应与原结构进行可靠连接，竖向钢筋应与楼板相连，沿竖向贯穿所有加固楼层。

（4）粘钢加固法：指在砌筑墙体或砖柱的外侧，以钢板或型钢包围，以建筑结构胶进行粘结，同时在横向采用连接缀板进行连接的加固方法，如图2所示，为某商场采用粘钢加固技术对底层柱进行加固。粘钢加固法按照连接方式的不同，分为干式和湿式两种，干式是直接用角钢加固构件的四周，无需保证结合面的有效连接；湿式是指采用水泥砂浆或建筑结构胶连接钢板和加固构件，需保证连接的可靠性。试验表明：采用钢板粘贴于墙体表面，可以起到钢筋混凝土圈梁的作用，而竖向粘贴的角钢，可以起到钢筋混凝土构造柱的作用。采用粘钢法加固的砌体结构，抗剪承载力明显提高，砌体结构的整体性能有效提高。该方法适用于砌体截面尺寸受限，而又需要大幅度提高构件承载力的情况。

（5）碳纤维布加固法：碳纤维布修复技术在上世纪90年代开始在美国和日本等发达国家兴起，作为一种新型砌体结构加固技术，该技术克服了粘钢加固技术粘结胶和钢板接触面容易锈蚀的缺点，能够保证加固墙体的耐久性。碳纤维加固技术以其优越的材料性能，良好的耐久性等优点，在土木工程加固中得到了越来越广泛的应用，如图3所示，为采用碳纤维布加固的梁和楼板。碳纤维布加固技术适用面广，施工方便，但是在加固工程中需要注意，墙体四角端处的锚固问题，以及碳纤维布与加固墙体之间的有效连接问题。

图1 砌体结构房屋墙体加固

图2 粘钢加固技术

图3 碳纤维布加固梁和楼板

新型加固技术

加强建筑物抗震性能包括两个方面的内容，一方面是提高建筑物的整体性和承载力，以抵抗地震能量。另一方面是通过隔震或消能装置，降低地震能量的输入，以减轻建筑物的破坏程度。目前，新型的隔震和消能减震技术得到了越来越多的认可，该技术是指在上部结构和基础之间设置某种隔震消能装置，以减小地震能量的传输，从而减小上部结构振动。该技术主要适用于体型规则的低层和多层建筑，因此适用于砌体结构加固。目前在美国和新西兰均有此技术加固砌体结构的工程实例。

地震给人类的生命财产造成了巨大的损失，尤其是建筑物的破坏与倒塌，严重威胁着人类的生命安全，因此对不满足抗震设防要求的砌体结构房屋进行抗震加固，是减轻地震灾害的有效措施。对既有砌体结构的加固无论是采用传统的加固方法还是新型的隔震消能技术，都能够有效的提高房屋整体性能，降低砌体房屋的破坏程度。因此要做好既有砌体结构房屋的抗震加固工作，必须加快对新技术、新材料的研发，从而保护震时人民群众生命安全。